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HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der
nicht invasiven Bildgebung und spezieller auf das Gebiet der Computertomografie
(CT)-Bildgebung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf Quellenanordnungen, die in der CT-Bildgebung nützlich sind.
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CT-Scanner
arbeiten mit der Projektion eines fächer- oder konusförmigen Röntgenstrahlenbündels von
einer Röntgenstrahlenquelle.
Die Röntgenstrahlenquelle
sendet Röntgenstrahlen
aus zahlreichen Ansichtswinkelpositionen um ein abzubildendes Objekt,
wie z.B. einen Patienten, herum aus, welches die Röntgenstrahlen
abschwächt,
sobald sie es durchdringen. Die abgeschwächten Strahlen werden von einer
Menge von Detektorelementen erkannt, die Signale erzeugen, die die
Intensität
der einfallenden Röntgenstrahlen
wiedergeben. Die Signale werden zum Erzeugen von Daten verarbeitet,
die die Wegintegrale der Abschwächungskoeffizienten
des Objektes entlang der Röntgenstrahlenpfade
darstellen. Diese Signale werden typischerweise "Projektionsdaten" oder einfach "Projektionen" genannt. Unter Verwendung von Wiederherstellungsverfahren,
wie z.B. der gefilterten Rückprojektion
(Filtered Backprojection), können
aus den Pro jektionen nutzbare Bilder erstellt werden. Die Bilder
können
der Reihe nach verknüpft
werden, um ein Volume-Rendering eines interessierenden Bereiches
zu bilden. In einem medizinischen Zusammenhang können dann Krankheitsbilder
oder andere interessierende Strukturen anhand der wiederhergestellten
Bilder oder des wiedergegebenen Volumens (Volume-Rendering) lokalisiert oder
erkannt werden.
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Es
ist allgemein wünschenswert,
CT-Scanner mit einer hohen räumlichen
und zeitlichen Auflösung,
guter Bildqualität
und guter Abdeckung oder Coverage entlang der z-Achse, d.h. der
Längsachse des
CT-Scanners, zu entwickeln. Um alle diese Ziele oder einige davon
zu erreichen, kann es wünschenswert
sein, die von dem Detektor erreichte Abdeckung zu vergrößern, wodurch
in einer oder mehreren Dimensionen eine größere Aufnahmereichweite ermöglicht wird.
Z.B. kann die Abdeckung entlang der Längsachse des Detektors durch
eine Erhöhung
der Zeilenanzahl der Detektorelemente in dem Detektor verbessert
werden.
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Dieser
Ansatz hat zu der Entwicklung von CT-Systemen mit größeren Detektoren
geführt.
Größere Detektoren
können
jedoch aus einer Vielzahl von Gründen
unerwünscht
sein. Wie man erwarten kann sind größere Detektoren und die zugehörige Akquisitionselektronik
z.B. sowohl teurer als auch komplizierter herzustellen. Zusätzlich kann
das für die
Halterung und/oder Drehung eines größeren Detektors verantwortliche
mechanische Teilsystem auch größer und
komplexer sein müssen
und/oder größerer mechanischer
Belastung ausgesetzt sein. Darüber
hinaus sind große
Detektoren mit vergrößerten Konuswinkeln,
d.h. dem Winkel zwischen der Quelle und den Detektorrändern, verbunden.
Der vergrößerte Konuswinkel
zwischen der Quelle und den Detektorrändern hat vergrößerte Konusbündel-Artefakte
in den wiederhergestellten Bildern zur Folge. Wenn der Konuswinkel
eine bestimmte Grenze überschreitet,
kann die Verschlechterung der Bildqualität für axiale oder Step-and-Shoot-Aufnahmen erheblich
werden. Aus diesem Grund kann es schwierig sein, die Scanreichweite
durch einfaches Vergrößern der
Abdeckung, d.h. durch die Größe des Detektors,
zu vergrößern. Eine
Technik zum Erreichen hoher räumlicher
und zeitlicher Auflösung,
guter Bildqualität
und guter Abdeckung unter Verwendung eines Standard- oder kleineren
Detektors kann daher wünschenswert
sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ERFINDUNG:
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Die
vorliegende Vorgehensweise schafft ein neuartiges Verfahren und
eine neuartige Vorrichtung zur Schaffung von zwei oder mehr diskreten
Röntgenstrahlen-Emissionspunkten,
die seitlich versetzt sind, d.h. verschiedene xy-Koordinaten aufweisen. Die
Quellen sind speziell in einer Azimutalrichtung versetzt, so dass
jede Quelle eine spezielle Teilmenge der Projektionslinien liefert,
die zum Wiederherstellen des abgebildeten Objektes innerhalb des
Abbildungsbereiches oder Field of View erforderlich sind. Die Quellen
können
alternierend, wenngleich nicht notwendigerweise in gleichen Intervallen,
aktiviert werden, d.h. einige Quellen können häufiger oder für eine längere Dauer
als andere aktiviert werden. Ein einzelner Detektor kann in Verbindung
mit den zwei oder mehr Quellen verwendet werden. Der Detektor kann
eine relativ kleine Ausdehnung in der Ebene aufweisen und in einigen
Anwendungen ein Flat-Panel- oder Flachdetektor sein.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Vorgehensweise wird ein Verfahren zum Abbilden
eines Abbildungsbereiches geschaffen. Das Verfahren enthält das Drehen
der Röntgenstrahlenquelle
um einen Abbildungsbereich herum. Die Röntgenstrahlenquelle kann zwei
oder mehr diskrete Emissionspunkte aufweisen. Wenigstens zwei der
Emissionspunkte werden bei Betrachtungswinkeln um den Abbildungsbereich
herum einzeln aktiviert. Jeder Emissionspunkt sendet, wenn er aktiviert
ist, einen entsprechenden Strahlungsfluss durch einen entsprechenden
Bereich des Abbildungsbereiches aus. Eine Vielzahl von Signalen,
die in Folge der entsprechenden Strahlungsflüsse erzeugt werden, werden
von einem Detektor erfasst. Die Vielzahl von Signalen wird verarbeitet,
um ein oder mehrere Bilder zu erzeugen. Systeme und Computerprogramme,
die die Funktionalität
des durch diese Verfahren definierten Typs bereitstellen, werden
von der vorliegenden Technik auch geschaffen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN:
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Das
zuvor Genannte und andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden
durch das Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und durch
den Bezug auf die Zeichnungen deutlich, in denen:
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1 eine
schematische Ansicht eines beispielhaften Bildgebungssystems in
der Form eines CT-Bildgebungssystems zur Benutzung beim Erzeugen
verarbeiteter Bilder gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Vorgehensweise zeigt,
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2 in
einer Ebene eine Ansicht eines Paars von Röntgenstrahlen-Emissionspunkten
in einer den vollen Abbildungsbereich abdeckenden Anordnung gemäß der vorliegenden
Vorgehensweise zeigt,
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3 in
einer Ebene eine Ansicht eines Paars von Röntgenstrahlen-Emissionspunkten
in einer den halben Abbildungsbereich abdeckenden Anordnung gemäß der vorliegenden
Vorgehensweise zeigt,
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4 in
einer Ebene eine Ansicht eines Paars von Röntgenstrahlen-Emissionspunkten
in einer willkürlichen
Abbildungsbereichsanordnung gemäß der vorliegenden
Vorgehensweise zeigt,
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5 in
einer Ebene eine Ansicht von vier Röntgenstrahlen-Emissionspunkten
in einer den vollen Abbildungsbereich abdeckenden Anordnung gemäß der vorliegenden
Vorgehensweise zeigt,
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6 in
einer Ebene eine Ansicht von vier Röntgenstrahlen-Emissionspunkten
in einer den halben Abbildungsbereich abdeckenden Anordnung gemäß der vorliegenden
Vorgehensweise zeigt,
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7 in
einer Ebene eine Ansicht von vier Röntgenstrahlen-Emissionspunkten
in einer willkürlichen
Abbildungsbereichsanordnung gemäß der vorliegendenden
Vorgehensweise zeigt,
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8 eine
perspektivische Ansicht eines CT-Scanners zeigt, der eine Anordnung
von entlang der Längsachse
versetzten Emissionspunkten gemäß der vorliegenden
Vorgehensweise aufweist,
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9 eine
Seitenansicht von mehreren axialen Röntgenstrahlen-Emissionspunkten
und einem Detektor gemäß der vorliegenden
Vorgehensweise zeigt und
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10 eine
perspektivische Ansicht eines CT-Scanners, der mehrere Anordnungen
von Emissionspunkten entlang der Längsachse gemäß der vorliegenden
Vorgehensweise aufweist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER SPEZIFISCHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN:
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1 stellt
ein Bildgebungssystem 10 zum Akquirieren und Verarbeiten
von Bilddaten schematisch dar. In der dargestellten Ausführungsform
ist das System 10 ein Computertomografie (CT)-System, das
zum Akquirieren von Röntgenprojektionsdaten,
Wiederherstellen der Projektionsdaten zu einem Bild und Verarbeiten
der Bilddaten zur Anzeige und Analyse gemäß der vorliegenden Vorgehensweise vorgesehen
ist. Obwohl das Bildgebungssystem 10 im Zusammenhang mit
medizinischer Bildgebung erörtert
wird, sind die hierin erörterten
Vorgehensweisen und Anordnungen auch in anderen nicht invasiven
CT-Bildgebungszusammenhängen,
wie z.B. bei der Gepäck-
oder Paketüberprüfung anwendbar.
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In
der in 1 dargestellten Ausführungsform enthält das CT-Bildgebungssystem 10 eine Röntgenstrahlungsquelle 12.
Wie hierin genau erörtert
wird, kann die Röntgenstrahlungsquelle 12 aus zwei
oder mehr diskreten, d.h. getrennten Emissionspunkten bestehen.
Z.B. kann eine konventionelle Röntgenröhre mit
einem einzigen Emissionspunkt gleichgesetzt werden. Alternativ kann
eine Röntgenquelle,
wie z.B. eine Feststoff-Röntgenquelle,
die Feldemitter aufweist, oder eine thermoionische Röntgenquelle
mehrere Emissionspunkte enthalten. Solche Feststoff- oder thermoionischen
Röntgenquellen können so
eingerichtet werden, dass die entsprechenden Emissionspunkte einen
Bogen oder einen stationären
Ring bilden.
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Wenngleich
die vorliegende Erfindung die Rotation einer Röntgenquelle 12 erörtern mag,
wie sie in konventionellen CT-Systemen in der dritten Generation
auftritt, wird ein Fachmann erkennen, dass die Erörterung
eines Rotierens der Röntgenquelle 12 auch
funktionale Äquivalente
einschließt.
Bei einer als Ring ausgebildeten Feststoff-Röntgenquelle 12 brauchen
z. B. die Quelle 12 und die zugehörigen Emissionspunkte nicht
körperlich
zu rotieren. Statt dessen können
die Emissionspunkte entlang des Rings auch in einer sequenziellen
Abfolge aktiviert werden, die gegenüber einem Rotieren der Röntgenquelle 12 gleichwirkend
ist. Wenn daher eine Röntgenquelle 12 oder
ein Emissionspunkt als rotierend beschrieben wird, so ist dies so
zu verstehen, dass eine solche Rotation aus der körperlichen
Drehung der Quelle 12 oder Elementen der Quelle 12 oder
aus einem solchen funktionalen Äquivalent
hervorgerufen sein kann.
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Die
Röntgenquelle 12 kann
einem Kollimator 14 benachbart angeordnet sein. Der Kollimator 14 kann
für jeden
Emissionspunkt der Quelle 12 aus einem Blendenbereich,
wie z.B. Blei- oder Wolframblenden bestehen. Der Kollimator 14 bestimmt
typischerweise die Größe und Form
eines oder mehrerer Strahlungbündel 16,
die in einen Bereich eindringen, in dem ein Objekt, wie z.B. ein
menschlicher Patient 18 angeordnet ist. Ein Strahlungsbündel 16 kann
in Abhängigkeit
von dem unten erörterten
Aufbau des Detektorarrays sowie dem gewünschten Verfahren der Datenakquisition
allgemein konusförmig
sein. Ein abgeschwächter
Teil der Strahlung 20 durchdringt das Objekt, das die Abschwächung herbeiführt, und trifft
auf einem Detektorarray auf, das allgemein durch das Bezugszeichen 22 gekennzeichnet
ist.
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Der
Detektor 22 ist allgemein aus einer Vielzahl von Detektorelementen
gebildet, die die Röntgenstrahlen,
die ein interessierendes Objekt durchdringen, und diejenigen, die
neben diesem passieren, erkennen. Der Detektor 22 kann
mehrere Zeilen von Detektorelementen enthalten. Wenn solche Mehrzeilendetektoren
verwendet werden, weist das Strahlenbündel 16 einen mit
diesem verbundenen Konuswinkel ungleich Null für die Detektorzeilen auf, die
nicht in einer Ebene mit dem aktiven Emissionspunkt liegen. Die
folgenden Beispiele können
eine Abstraktion hinsichtlich der z-Ausdehnung vornehmen, um die
Darstellung zu vereinfachen, d.h. durch eine Beschränkung der
Erörterung
auf die Detektorelemente, die in einer Ebene mit dem aktiven Emissionspunkt
liegen. Wie ein Fachmann jedoch erkennen wird, sind die folgende
geometrische Erörterung
und die Beispiele gleichermaßen
auf Mehrzeilendetektoren anwendbar.
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Jedes
Detektorelement erzeugt, sobald es von einem Röntgenstrahl getroffen wird,
ein elektrisches Signal, das die Intensität des Röntgenstrahls am Ort des Elementes
zu der Zeit wiedergibt, wenn der Strahl den Detektor trifft. Typischerweise
werden die Signale bei einer Vielzahl von Ansichtswinkelpositionen
um das interessierende Objekt herum akquiriert, so dass eine Vielzahl
von radiographischen Ansichten gesammelt werden kann. Diese Signale
werden wie unten beschrieben akquiriert und verarbeitet, um ein
Bild der Merkmale innerhalb des Objektes zu rekonstruieren.
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Die
Röntgenquelle 12 wird
von einer Systemsteuerung 24 gesteuert, die die Energie,
die Brennflecklage, Steuerungssignale usw. für CT-Untersuchungssequenzen
liefert. Darüber
hinaus ist der Detektor 22 mit der Systemsteuerung 24 gekoppelt,
die die Akquirierung der in dem Detektor 22 erzeugten Signale
anordnet. Die Systemsteuerung 24 kann auch vielfältige Signalverarbeitungs-
und Filterungsfunktionen ausführen,
wie z.B. zur Anfangseinstellung dynamischer Bereiche, Verbinden
digitaler Bilddaten usw.. Allgemein ordnet die Systemsteuerung 24 den
Betrieb des Bildgebungssystems 10 zum Ausführen von
Untersuchungsprotokollen und zum Verarbeiten der akquirierten Daten
an. In dem vorliegenden Zusammenhang enthält die Systemsteuerung 24 auch
eine Signalverarbeitungsschaltung, die typischerweise auf einen
Mehrzweck- oder anwendungsspezifischen Digitalrechner und einen
zugehörigen
Speicherschaltkreis gestützt
ist. Der zugehörige
Speicherschaltkreis kann Programme und Routinen, die von dem Rechner
ausgeführt
werden, Konfigurationsparameter, Bilddaten usw. speichern. Z.B. kann
der zugehörige
Speicherschaltkreis Programme und Routinen zur Implementierung der
vorliegenden Vorgehensweise speichern.
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In
der in 1 dargestellten Ausführungsform kann die Systemsteuerung 24 die
Bewegung eines rotatorischen Teilsystems 26 und eines linear
positionierenden Teilsystems 28 über eine Motorsteuerung 32 steuern.
In dem Bildgebungssystem 10, in dem die Quelle 12 und/oder
der Detektor 22 gedreht werden können, kann das rotatorische
Teilsystem 26 die Röntgenquelle 12,
den Kollimator 14 und/oder den Detektor 22 über eine
oder mehrere Umdrehungen um den Patienten 18 herum drehen.
Es sollte bemerkt werden, dass das rotatorische Teilsystem 26 einen
Gantryrahmen enthalten kann. Das linear positionierende Teilsystem 28 ermöglicht es,
den Patienten 18 oder genauer einen Patiententisch linear
zu verschieben. Auf diese Weise kann der Patiententisch linear innerhalb
des Gantryrahmens bewegt werden, um Bilder von speziellen Bereichen
des Patienten 18 zu erzeugen.
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Wie
von Fachleuten erkannt wird, kann die Strahlungsquelle 12 von
einer Röntgensteuerung 30 gesteuert
werden, die innerhalb der Systemsteuerung 24 angeordnet
ist. Die Röntgensteuerung 30 kann
dazu eingerichtet sein, Energie und Taktsignale an die Röntgenquelle 12 zu
liefern. Zusätzlich
kann die Röntgensteuerung
dazu eingerichtet sein, eine Brennflecklokalisierung, d.h. eine
Emissionspunktaktivierung durchzuführen, wenn die Röntgenquelle 12 eine
verteilte Quelle ist, wie z.B. eine als Bogen oder Ring angeordnete
Feststoff- oder thermoionische Röntgenquelle.
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Weiterhin
kann die Systemsteuerung 24 ein Datenakquisitionssystem 34 enthalten.
In dieser beispielhaften Ausführungsform
ist der Detektor 22 mit der Systemsteuerung 24 und
genauer mit dem Datenakquisitionssystem 34 gekoppelt. Das
Datenakquisitionssystem 34 empfängt die von der Ausleseelektronik
des Detektors 22 gesammelten Daten. Insbesondere empfängt das
Datenakquisitionssystem 34 typischerweise abgetastete Analogsignale
von dem Detektor 22 und wandelt die Daten zur anschließenden Verarbeitung
durch einen Computer 36 in digitale Signale um.
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Der
Computer 36 ist typischerweise mit der Systemsteuerung 24 gekoppelt.
Die von dem Datenakquisitionssystem 34 gesammelten Daten
können zur
anschließenden
Verarbeitung und Widerherstellung zu dem Computer 36 übertragen
werden. Z.B. können
die von dem Detektor 22 gesammelten Daten eine Vorverarbeitung
und Kalibrierung in dem Datenakquisitionsystem 34 und/oder
dem Computer 36 durchlaufen, um die Daten zur Darstellung
der Wegintegrale der Abschwächungskoeffizienten
der aufgenommenen Objekte herzurichten. Die üblicherweise als Projektionen
bezeichneten verarbeiteten Daten können danach neu geordnet, gefiltert
und zurückprojiziert
werden, um ein Bild des aufgenommenen Bereiches zu erstellen. Nachdem
das von dem System aus 1 erzeugte Bild wiederhergestellt worden
ist, offenbart es einen interessierenden inneren Bereich des Patienten 18,
der zur Diagnose, Auswertung usw. verwendet werden kann.
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Der
Computer 36 kann einen Speicher 38, der die von
dem Computer 36 verarbeiteten Daten oder von dem Computer 36 zu
verarbeitenden Daten speichern kann, enthalten oder mit einem solchen Speicher
kommunizieren. Es sollte verstanden werden, dass jede Art von für einen
Computer zugänglicher
Speichervorrichtung, die zum Speichern der gewünschten Menge von Daten und/oder
Code in der Lage ist, durch ein solches beispielhaftes System 10 verwendet
werden kann. Darüber
hinaus kann der Speicher 38 eine oder mehrere Speichervorrichtungen,
wie z.B. magnetische oder optische Vorrichtungen von ähnlichem
oder unterschiedlichem Typ enthalten, die lokal und/oder fern von
dem System 10 sein können.
Der Speicher 38 kann Daten, Verarbeitungsparameter und/oder
Computerprogramme speichern, die eine oder mehrere Routinen zur
Durchführung
der hierin beschriebenen Verfahren enthalten.
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Der
Computer 36 kann auch zum Steuern von Funktionen oder Features
eingerichtet werden, die durch die Systemsteuerung 24 aktiviert
werden, d.h. Scanvorgänge
und Datenakquisition. Außerdem kann
der Computer 36 zum Empfangen von Befehlen und Aufnahmeparametern
von einem Bediener über eine
Bedienerworkstation 40 eingerichtet sein, die mit einer
Tastatur und/oder anderen Eingabeeinrichtungen ausgestattet sein
kann. Ein Bediener kann dadurch das System 10 über die
Bedienerworkstation 40 steuern. Auf diese Weise kann der
Bediener das wiederhergestellte Bild und andere für das System
wichtige Daten von dem Computer 36 betrachten, einen Bildgebungsvorgang
einleiten usw.
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Eine
mit der Bedienerworkstation 40 gekoppelte Anzeige 42 kann
verwendet werden, um das wiederhergestellte Bild zu betrachten.
Zusätzlich kann
das aufgenommene Bild von einem Drucker 44, der mit der
Bedienerworkstation 40 gekoppelt sein kann, gedruckt werden.
Die Anzeige 42 und der Drucker 44 können auch
entweder direkt oder über
die Bedienerworkstation 40 mit dem Computer 36 verbunden
sein. Weiterhin kann die Bedienerworkstation 40 auch mit
einem Bildarchivierungs- und Kommunikationssystem (PACS) 46 gekoppelt
sein. Es sollte bemerkt werden dass das PACS 46 mit einem
entfernten System 48, Radiologieabteilungs-Informationssystem
(RIS), Krankenhausinformationssystem (HIS) oder einem internen oder
externen Netz gekoppelt sein kann, so dass andere an verschiedenen
Orten Zugang zu den Bilddaten erhalten können.
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Eine
oder mehrere Bedienerworkstations 40 können in dem System verbunden
werden, um Systemparameter auszugeben, Untersuchungen anzufordern,
Bilder anzuzeigen usw.. Allgemein können die Anzeigen, Drucker,
Workstations und ähnliche Vorrichtungen,
die innerhalb des Systems vorhanden sind, lokal bei den Datenakquisitionskomponenten oder
von diesen Komponenten entfernt, wie z.B. anderswo innerhalb einer
Einrichtung oder eines Krankenhauses oder an einem vollständig anderen
Ort vorhanden sein, der mit dem Bildakquisitionssystem über ein
oder mehrere konfigurierbare Netze, wie z.B. das Internet, Virtual
Private Networks (VPN) usw. verbunden ist.
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Das
oben beschriebene CT-Bildgebungssystem 10 kann auf eine
Vielzahl von Arten eingerichtet werden, um die räumliche und zeitliche Auflösung, die
Bildqualität
und/oder die longitudinale Abdeckung zu verbessern. Tatsächlich können vielfältige Anordnungen
von der Quelle 12 und dem Detektor 22 realisiert
werden, die einen oder mehrere dieser Parameter verbessern. Wie
hierin erörtert
kann z.B. eine Röntgenquelle 12 benutzt
werden, die mehrere Emissionspunkte verwendet. Die Aktivierung der Emissionspunkte
kann, wie z.B. durch Verwendung eines alternierenden Aktivierungsschemas,
koordiniert werden, so dass zu jeder Zeit nur einer aktiv ist. Auf
diese Weise kann jeder Emissionspunkt, wenn er aktiv ist, eine Teilmenge
der Projektionslinien liefern, die zum Wiederherstellen eines Objektes
innerhalb eines gegebenen Abbildungsbereiches erforderlich sind.
Eine Kombination dieser Teilmengen ermöglicht jedoch die Wiederherstellung
des Abbildungsbereiches. Zusätzlich
kann die Ausdehnung des Detektors 22 in der Ebene verringert
werden, weil zu jeder Zeit nur eine Teilmenge der zu dem Abbildungsbereich gehörenden Projektionslinien
akquiriert wird. Tatsächlich
kann die Ausdehnung des Detektors 22 in der Ebene in dem
Maße verringert
werden, dass ein Flachdetektor benutzt werden kann.
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Wie
ein Fachmann erkennen wird, kann eine Vielzahl von Anordnungen der
Röntgenquelle 12 und Aktivierungsschemata
gemäß der vorliegenden
Vorgehensweise angewandt werden. Eine Anzahl von beispielhaften
Anordnungen und Schemata wird hierin erörtert. Es sollte jedoch erkannt
werden, dass die enthaltenen Beispiele den Bereich der vorliegenden Erfindung
nicht beschränken.
Stattdessen kann die vorliegende Erfindung in einem weiten Sinne
verstanden werden, so dass sie beliebige Röntgenquellenanordnungen, die
mehrere diskrete Emissionspunkte bereitstellen, sowie ein beliebiges
Aktivierungsschema für
diese Emissionspunkte einschließt.
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Wie
in 2 gezeigt ist z.B. ein Paar von diskreten Emissionspunkten 70,
die in einer Azimutalrichtung versetzt sind, als Quelle 12 der
Strahlung in einer xy-Ebene dargestellt. Die Emissionspunkte 70 können so
angeordnet sein, dass sie den gleichen Lotabstand von dem Detektor 22,
wie z.B. eines Flachdetekors 60 aufweisen oder unterschiedliche Abstände haben.
Jeder Emissionspunkt 70 kann eine Röntgenröhre, ein Emitter einer Feststoff-
oder thermoionischen Röntgenquelle
oder irgend ein anderer Brennfleck sein, von dem Röntgenstrahlen
ausgesandt werden können,
wenn er aktiviert ist. Die Röntgenquelle 12 und
ihre zugehörigen
Emissionspunkte 70 können
gerastert sein. Die Emissionspunkte 70 können auch
in z-Richtung versetzt sein, wie später genauer erklärt wird.
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Die
Emissionspunkte 70 können
um den gewünschten
Abbildungsbereich 72 herum gedreht werden, wobei es jedem
Emissionspunkt 70 ermöglicht
wird, Strahlenbündel 16 aus
den gewünschten Ansichtswinkeln
auszusenden. Wenn die Emissionspunkte 70 rotieren, können sie
abwechselnd aktiviert werden, so dass zu einer gegebenen Zeit nur
ein Emissionspunkt 70 Röntgenstrahlen
aussendet. Jeder Emissionspunkt 70 kann dazu eingerichtet
werden, dass er, wenn er aktiviert ist, ein fächerförmiges Strahlenbündel aussendet,
das einen Ausschnitt des Abbildungsbereiches 72, wie z.B.,
wie in
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2 dargestellt,
die Hälfte
des Abbildungsbereiches umfasst. Das Strahlungsbündel 16 durchläuft den
Abbildungsbereich 72 und alle dämpfende Materie innerhalb des
Abbildungsbereiches 72, bevor es den Detektor 22,
wie z.B. einen Flachdetektor 60 trifft. Bei jeder Aktivierung
eines Emissionspunktes 70 liest das Datenakquisitionssystem 34 (1) die
von dem Detektor 22 erzeugten Signale aus, die zum Erzeugen
der Projektionsdaten verarbeitet werden können. Weil die Emissionspunkte 70 um
den Abbildungsbereich 72 herum rotieren können, beschreiben
die kombinierten oder vereinigten akquirierten Projektionsdaten
den gesamten Abbildungsbereich.
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Z.B.
kann ein erster Emissionspunkt 74, wenn er aktiv ist, Röntgenstrahlen
innerhalb eines Fächers
aussenden, der einen Ausschnitt des Abbildungsbereiches 72 umfasst,
wie z.B., wie in 2 dargestellt, eine Hälfte des
Abbildungsbereiches 72. Die Projektionsdaten können daher
für diesen
Bereich von dem Detektor 22, wie z.B. einem Flachdetektor 60,
akquiriert werden, wenn der erste Emissionspunkt 74 aktiv
ist. Wenn der erste Emissionspunkt 74 inaktiv ist, kann
der zweite Emissionspunkt 76 aktiviert werden, der die
Akquirierung von Projektionsdaten für einen Ausschnitt des Abbildungsbereiches 72 erlaubt,
der von dem Fächer
aus den von dem zweiten Emissionspunkt 76 ausgesandten
Röntgenstrahlen
umfasst wird. Die Emissionspunkte 70 können um den Abbildungsbereich 72 herum
gedreht und bei jedem gewünschten
Ansichtswinkel abwechselnd aktiviert werden, bis die gewünschten
Projektionsdaten zum Wiederherstellen des Abbildungsbereiches 72 akquiriert
worden sind.
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Wie
ein Fachmann erkennen wird, können ausreichende
Projektionsdaten zum Wiederherstellen des Abbildungsberei ches 72 mit
weniger als einer vollen Umdrehung der Emissionspunkte 70 um
den Abbildungsbereich 72 herum akquiriert werden. Tatsächlich kann
eine halbe Umdrehung zuzüglich
des Winkels β zwischen
den beiden Emissionspunkten 70, d.h. 180° + β, eine ausreichende
Drehung sein, um die Projektionsdaten zum Wiederherstellen des Abbildungsbereiches 72 zu
liefern.
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Weiterhin
können
mehrere Emissionspunkte 70 so angeordnet sein, dass, wenn
die Emissionspunkte aktiv sind, ihre kombinierten Fächer nur
die Hälfte
oder einen anderen Teil des Abbildungsbereiches 72 erfassen,
d.h. eine Anordnung mit dem halben Abbildungsbereich. Z.B. mit Bezug
auf 3: Zwei Emissionspunkte 70 sind dargestellt,
die, wenn sie aktiv sind, Röntgenstrahlen
innerhalb eines Fächers
aussenden, der nur einen Teilbereich der Hälfte des Abbildungsbereiches 72 einschließt. Wie
dargestellt umfassen die kombinierten Fächer des ersten und zweiten
Emissionspunkts 74, 76 nur die Hälfte des
Abbildungsbereiches 72. Eine Begrenzung des zu jedem einzelnen
Emissionspunkts 70 gehörenden Fächerwinkels α ermöglicht es,
die Ausdehnung des Detektors 22 in der Ebene, hier eines
Flachdetektors 60, weiter zu verringern, weil weniger von
dem Abbildungsbereich 72 abgebildet wird, wenn ein Emissionspunkt 70 aktiv
ist. Wie ein Fachmann erkennt, können
ausreichende Projektionsdaten zum Wiederherstellen des Abbildungsbereiches 72 unter
Verwendung der Anordnung mit einem halben Abbildungsbereich, wie
in 3 dargestellt, mit einer vollen Umdrehung der
Emissionspunkte 70 um den Abbildungsbereich 72 herum
akquiriert werden.
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Zusätzlich sollte
erkannt werden, dass die von dem ersten Emissionspunkt 74 und
dem zweiten Emissionspunkt 76 ausgesandten Röntgenstrahlen nicht
dieselben Bereiche des Abbildungsbereiches 72 durchdringen.
Insbesondere durchdringen die von dem ersten Emissionspunkt 74 ausgesandten
Röntgenstrahlen
den zentralen Bereich des Abbildungsbereiches 72, in dem
das abzubildende Objekt oder der Patient typischerweise zentriert
ist. Umgekehrt durchdringen die von dem zweiten Emissionspunkt 76 ausgesandten
Röntgenstrahlen
einen Randbereich des Abbildungsbereiches 72, der leeren
Raum oder Bereiche des abgebildeten Patienten oder Objektes enthalten
kann, die von geringerem Interesse sind. Diese Beziehung bleibt
erhalten, wenn der erste und zweite Emissionspunkt 74, 76 um
den Abbildungsbereich 72 herum rotieren, d.h. der erste
Emissionspunkt 74 bildet weiterhin den Zentralbereich des Abbildungsbereiches 72 ab,
während
der zweite Emissionspunkt 76 weiterhin den Randbereich
des Abbildungsbereiches 72 abbildet.
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Wegen
dieses Unterschiedes zwischen dem ersten und zweiten Emissionspunkt 74, 76 brauchen der
erste und zweite Emissionspunkt 74, 76 nicht gleichwertig
betrieben zu werden, wie z.B. wenn der Randbereich des Abbildungsbereiches 72 von
geringerem oder gar keinem Interesse ist. Wenn es erwünscht ist,
können
z.B. weniger Ansichten unter Verwendung des zweiten Emissionspunktes 76 akquiriert
werden, d.h. der zweite Emissionspunkt 76 kann seltener
als der erste Emissionspunkt 74 aktiviert werden. Wenn
es erwünscht
ist, kann der zweite Emissionspunkt 76 z.B. für jede zweite
Ansicht oder seltener aktiviert werden. In ähnlicher Weise kann der zweite
Emissionspunkt 76 verglichen mit dem ersten Emissionspunkt 74 für eine verringerte
Dauer oder Betriebszyklus oder auf einem niedrigeren Energieniveau
betrieben werden.
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Ebenso
kann der zweite Emissionspunkt 76 von geringerer Qualität, d.h.
von geringerem Fluss usw. als der erste Emissionspunkt 74 sein,
wenn der von dem zweiten Emissionspunkt 76 abgebildete Randbereich
weniger wichtig ist. Insbesondere wenn eine geringere Abschwächung, eine
geringere Auflösung
und/oder ein stärkeres
Rauschen für
den Rand des interessierenden Bereiches 72 akzeptabel sind, kann
eine geringerer Fluss des zweiten Emissionspunktes 76 akzeptabel
sein. Eine unterschiedliche Aktivierung des ersten und zweiten Emissionspunktes 74, 76 und/oder
die Verwendung eines Emissionspunktes 76 mit einer geringerem
Fluss kann die Anwendung unterschiedlicher Dosen auf einen Patienten 18 in
dem Zentrum und am Rand des interessierenden Bereiches 72 ermöglichen.
Auf diese Weise kann die von dem Patienten 18 aufgenommene Dosis
in Abhängigkeit
von den Umständen
angepasst werden.
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Diese
Ideen können
auf willkürliche
Anordnungen zwischen einer Anordnung mit einem halben und einem
vollen Abbildungsbereich oder einer solchen ausgeweitet werden,
bei der ein bestimmter interessierender Zentralbereich 80,
wie z.B. ein Abbildungsbereich um das Herz, vorhanden sein kann. Wie
in 4 dargestellt können z.B. der erste und zweite
Emissionspunkt 74, 76 jeweils die unterschiedlichen
Bereiche des Abbildungsbereiches 72 umfassen, d.h. den
interessierenden Zentralbereich 80 und entsprechend den
Randbereich 82. Wie ein Fachmann erkennt, erfolgt die Erörterung
des interessierenden Zentralbereiches 80 und des Randbereiches 82 im
Hinblick auf 4 in analoger Weise wie bei 3 und
erstreckt sich auf die zugehörigen Ausführungen
im Zusammenhang mit 3.
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Insbesondere
mit Bezug auf 4: Der erste Emis sionspunkt 74 kann,
wenn er aktiv ist, Röntgenstrahlen
innerhalb eines Fächers
aussenden, der den interessierenden Zentralbereich 80 innerhalb
des Abbildungsbereiches 72 umfasst. Auf diese Weise kann der
erste Emissionspunkt 74 Projektionslinien erzeugen, die
mit dem interessierenden Zentralbereich 80 zusammenhängen. Der
zweite Emissionspunkt 76 kann, wenn er aktiv ist, Röntgenstrahlen
innerhalb eines Fächers
aussenden, der einen radialen oder Randbereich 82 des interessierenden
Bereiches 72 außerhalb
des interessierenden Zentralbereiches 80 einschließt. Zum
Beispiel kann ein Rand des von dem zweiten Emissionspunkt 76 ausgesandten
Fächers
von Röntgenstrahlen
tangential zu dem interessierenden Zentralbereich 80 verlaufen,
und der andere Rand kann tangential zu dem Rand des Abbildungsbereiches 72 verlaufen.
Auf diese Weise kann der zweite Emissionspunkt 76 Projektionslinien
für einen
komplementären
Ausschnitt des Abbildungsbereiches 72 erzeugen, der nicht
in dem interessierenden Zentralbereich 80 enthalten ist.
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Weil
der gesamte Abbildungsbereich 72 nicht von einem einzigen
Emissionspunkt 70 und einem Detektor 22 abgedeckt
wird, kann die Größe des Detektors 22 in
der Ebene wie in den vorangegangenen Beispielen kleiner sein, als
wenn ein einziger Emissionspunkt 70 verwendet würde. Zum
Beispiel kann der Detektor 22 eine relativ geringe Ausdehnung
in der Ebene aufweisen und kann tatsächlich im Wesentlichen flach
sein, wie z.B. ein Flachdetektor 60. Zum Beispiel kann
der Detektor 22 bei einem Radius des interessierenden Zentralbereiches 80 von 15
cm und einem Radius des Abbildungsbereiches 72 von 50 cm
eine Größe von 30%
oder weniger der Größe eines
entsprechenden Detektors aufweisen, der mit dem gleichen Abbildungsbereich
und einem einzigen Emissionspunkt 70 zusammenwirkt.
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Eine
Datenakquisition als Halbaufnahme oder Half Scan kann angewandt
werden, um Daten zum Wiederherstellen des interessierenden Zentralbereiches 80 zu
akquirieren, d.h. durch eine Drehung um 180° + α. Weiterhin kann die Halbaufnahme schneller
durchgeführt
werden, weil der Fächerwinkel α kleiner
ist, als wenn ein einziger Emissionspunkt 70 verwendet
würde,
wodurch eine verbesserte zeitliche Auflösung zur Abbildung dynamischer
Organe, wie z.B. des Herzens, ermöglicht wird. Zum Beispiel kann α = 15° anstelle
von 50° betragen,
wenn ein zweiter Emissionspunkt 76 verwendet wird, so dass die
Datenakquisition durch die Halbaufnahme eine Drehung des ersten
Emissionspunktes 74 um 195° anstelle von 230° einschließt. Eine
volle Umdrehung von 360° des
ersten und zweiten Emissionspunktes 74, 76 kann
jedoch erforderlich sein, um Daten zum Wiederherstellen des gesamten
Abbildungsbereiches 72, d.h. zum vollständigen Wiederherstellen des
Randbereiches 82 zu akquirieren.
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Wie
oben im Hinblick auf die Anordnung mit einem halben Abbildungsbereich
aus 3 angemerkt wird, können weniger Ansichten unter
Verwendung des zweiten Emissionspunktes 76 akquiriert werden,
wenn es erwünscht
ist, wie z.B., wenn die von dem zweiten Emissionspunkt 76 gelieferten Randansichten
weniger wichtig sind. In ähnlicher Weise
kann der zweite Emissionspunkt 76 seltener als der erste
Emissionspunkt 74 oder für eine geringere Dauer aktiviert
werden, wie in dem vorangegangenen Beispiel erörtert worden ist.
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Ebenso
kann der zweite Emissionspunkt 76, wie zuvor erörtert, von
geringere Qualität,
d.h. von geringerem Fluss als der erste Emissionspunkt sein usw.,
wenn der von dem zweiten Emissionspunkt 76 abgebildete
Randbereich 82 weni ger wichtig ist.
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Eine
unterschiedliche Aktivierung des ersten und zweiten Emissionspunktes 74, 76 und/oder
die Verwendung eines zweiten Emissionspunktes 76 mit geringerem
Fluss können
die Anwendung unterschiedlicher Dosen auf den Patienten innerhalb
und außerhalb
des zentralen und interessierenden Bereiches 80 ermöglichen.
Tatsächlich
kann es in einigen Fällen,
wie z.B. solchen, in denen das abzubildende Objekt oder Organ innerhalb
des interessierenden Zentralbereiches 80 angeordnet ist,
möglich
sein, den zweiten Emissionspunkt 76 während der Bilddatenakquisition
inaktiv zu lassen. Bei einer solchen Anwendung werden die zu dem
Randbereich 82 gehörenden
akquirierten Daten unvollständig
sein, können
aber unter Verwendung spezieller Wiederherstellungstechniken immer
noch wiederhergestellt werden, wenn es erwünscht ist, wie z.B., wenn ein Teilbereich
des abgebildeten Objektes innerhalb des Randbereiches 82 liegt.
Auf diese Weise kann die von dem Patienten 18 aufgenommene
Dosis in Abhängigkeit
der Umstände
angepasst werden.
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Obwohl
die vorangegangenen Beispiele Ausführungen mit zwei Emissionspunkten 70 erörtern, kann
die Vorgehensweise auf drei oder mehr Emissionspunkte 70 ausgeweitet
werden. Zum Beispiel können
drei oder mehr Röntgenröhren oder eine
Feststoff- oder thermoionische Röntgenquelle 12,
die drei oder mehr in einem Bogen oder Ring angeordneten ansteuerbare
Emissionspunkte 70 enthält,
verwendet werden. Andere Röntgenquellen 12, die
diskrete oder ansteuerbare Emissionspunkte 70 enthalten,
können
auch zur Verwendung mit der vorliegenden Technik geeignet sein.
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Zum
Beispiel stellt 5 vier Emissionspunkte in einer
Anordnung mit einem vollen Abbildungsbereich analog zu der in 2 gezeigten
dar. Die Emissionspunkte 70 können in demselben Lotabstand
von dem Flachdetektor 60 angeordnet sein oder verschiedene
Abstände
aufweisen. Wie im Hinblick auf 2 ausgeführt, können die
Emissionspunkte 70 um den gewünschten Abbildungsbereich 72 herum
gedreht werden, so dass jeder Emissionspunkt 70 aus den
gewünschten
Ansichtswinkel ein Strahlenbündel 16 aussenden
kann.
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Während die
Emissionspunkte 70 rotieren, können sie alternierend aktiviert
werden, so dass zu einer gegebenen Zeit nur ein Emissionspunkt 70 Röntgenstrahlen
aussendet. Jeder Emissionspunkt 70 kann so eingerichtet
sein, dass er, wenn er aktiviert ist, ein fächerförmiges Strahlenbündel aussendet,
das einen Teilbereich des Abbildungsbereiches 72 umfasst.
Das Strahlenbündel 16 durchquert
den Abbildungsbereich 72 und alle dämpfende Materie innerhalb des
Abbildungsbereiches 72, bevor es den Flachdetektor 60 trifft.
Bei jeder Aktivierung eines Emissionspunktes 70 liest das
Datenakquisitionssystem 34 (1) die durch
den Detektor 22 erzeugten Signale aus, die zum Erzeugen
der Projektionsdaten verarbeitet werden können. Weil die Emissionspunkte
70 um den Abbildungsbereich 72 herum rotieren, beschreiben
die kombinierten oder vereinigten akquirierten Projektionsdaten
den gesamten Abbildungsbereich. Wie oben ausgeführt können in einer solchen Anordnung
mit einem vollen Abbildungsbereich ausreichende Projektionsdaten
zum Wiederherstellen des Abbildungsbereiches mit einer Akquisition durch
eine Halbaufnahme akquiriert werden, d.h. mit 180° plus einem
zusätzlichen,
von der Geometrie abhängigen
Winkel.
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In ähnlicher
Weise kann eine Anordnung mit einem hal ben Abbildungsbereich unter
Verwendung von mehr als zwei Emissionspunkten 70 realisiert werden.
Z.B. mit Bezug auf 6: Vier Emissionspunkte 70 sind
dargestellt, deren fächerförmige Strahlenbündel 16 allgemein
die Hälfte
oder einen anderen Ausschnitt des Abbildungsbereiches 72 umfassen.
Jeder Emissionspunkt 70 kann, wie oben beschrieben, alternierend
aktiviert werden, so dass zu jeder Zeit nur ein Emissionspunkt 70 aktiv
ist. Durch den zu jedem Emissionspunkt 70 gehörenden begrenzten
Fächerwinkel α kann der
Detektor 22 eine geringere Ausdehnung in der Ebene aufweisen.
Bei einer solchen Anordnung mit einem halben Abbildungsbereich können ausreichende
Projektionsdaten zum Wiederherstellen des Abbildungsbereiches 72 mit
einer vollen Umdrehung der Emissionspunkte 70 um den Abbildungsbereich 72 herum
akquiriert werden.
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Weiterhin
umfassen die Emissionspunkte, wie oben angemerkt, verschiedene radiale
Bereiches des Abbildungsbereiches 72. Zum Beispiel bestimmt der
erste Emissionspunkt 74 einen zentralen Bereich, während der
zweite Emissionspunkt 76 den nächsten, radial auswärts liegenden
Bereich umfasst. In ähnlicher
Weise umfasst der dritte Emissionspunkt 86 den nächsten radialen
Bereich, und der vierte Emissionspunkt 88 umfasst den Rand
oder äußeren radialen
Bereich. Weil die Emissionspunkte 70 unterschiedliche radiale
Bereiche des Abbildungsbereiches 72 umfassen, können verschiedene
Emissionspunkte 70 während
einer Bildgebungssequenz inaktiv bleiben, wenn der radiale Bereich,
den sie umfassen, von keinem oder geringem Interesse ist. Der vierte
Emissionspunkt 88 kann z.B. inaktiv bleiben, wenn der Randbereich
des Abbildungsbereiches 72 leeren Raum enthält oder
aus anderen Gründen
nicht von Interesse ist. Wie bei den vorangegangenen Ausführungen
zu einer Anordnung mit einem hal ben Abbildungsbereich können ausreichende
Projektionsdaten zum Wiederherstellen des Abbildungsbereiches 72 unter
Verwendung der Anordnung mit einem halben Abbildungsbereich, wie
in 6 dargestellt, mit einer vollen Umdrehung der
Emissionspunkte 70 um den Abbildungsbereich 72 herum
akquiriert werden.
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In ähnlicher
Weise und wie im Hinblick auf die 3 und 4 erörtert, brauchen
der erste, zweite, dritte und vierte Emissionspunkt 74, 76, 86, 88 in
dem Maße
nicht gleichwertig betrieben zu werden, wie die verschiedenen radialen
Bereiche, die sie umfassen, von unterschiedlichem Interesse oder
unterschiedlicher Bedeutung sind. Zum Beispiel kann jeder Emissionspunkt 70 bei
einer verschiedenen Anzahl von Aufnahmen aktiv sein. Zum Beispiel
können der
erste und zweite Emissionspunkt 74, 76 für alle Aufnahmen,
der dritte Emissionspunkt 86 für jede zweite Aufnahme und
der vierte Emissionspunkt 88 für gar keine Aufnahme aktiv
sein. Eine solche Ausführung
könnte
es ermöglichen,
die zu erstellenden Bilder mit guter Qualität um das Zentrum des Abbildungsbereiches
herum, geringerer Qualität
außerhalb
des Zentrums oder mit gar keiner Abbildung des Randbereiches des
Abbildungsbereiches 72 zu erzeugen. In ähnlicher Weise können die
verschiedenen Emissionspunkte, wie z.B. der vierte Emissionspunkt 88,
verglichen mit dem ersten Emissionspunkt 74, mit einer
geringeren Dauer oder auf einem niedrigerem Energieniveau betrieben
werden. Ebenso könnend
die Emissionspunkte 70 in Abhängigkeit von dem radialen Bereich,
den sie umfassen, hinsichtlich der Qualität, d.h. dem Fluss variieren.
In einer Röntgenröhrenausführung können z.B.
der dritte und/oder vierte Emissionspunkt 86, 88 Röntgenröhren von
geringer Qualität,
d.h. geringem Fluss sein.
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Wenn
die Anzahl der Röntgenemissionspunkte 70 steigt,
kann sich die Fähigkeit,
die Röntgenstrahlendosis
an den Patienten 18 oder das abzubildende Objekt anzupassen,
ebenfalls erhöhen.
Insbesondere steigt die mögliche
Anzahl radialer Bereiche, wenn sich die Anzahl der Emissionspunkte 70 erhöht. Wenn
die Anzahl radialer Bereiche steigt, nehmen die Möglichkeiten
zur Durchführung
unterschiedlichen Betriebs, wie z.B. hinsichtlich der Aktivierungen
und/oder Betriebsdauer oder verschiedener Hardwarekonfigurationen,
wie z.B. bei Röntgenröhren mit
niedrigem Fluss, zu. Auf diese Weise können die von dem Patienten 18 aufgenommene
Dosis und die Bildqualität
in verschiedenen Ausschnitten des Bildes in Abhängigkeit von den Umständen angepasst
werden.
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Ebenso
kann die Verwendung zusätzlicher Emissionspunkte 70 auf
willkürliche
Konfigurationen oder Anordnungen mit einem bestimmten interessierenden
Zentralbereich 80, wie z.B. einem Sichtbereich 80 am
Herzen, wie im Hinblick auf 4 erörtert, ausgeweitet
werden. Z.B. mit Bezug auf 7: Der erste
und zweite Emissionspunkt 74, 76 können den
interessierenden Zentralbereich 80 des Abbildungsbereiches 72 umfassen.
Umgekehrt können der
dritte und vierte Emissionspunkt 86, 88 den Randbereich 82 des
Abbildungsbereiches 72 umfassen. Die Emissionspunkte 70 können unterschiedlich betrieben
werden oder aufgebaut sein, wie im Hinblick auf die 4 und 6 erörtert worden
ist, so dass die Patientendosis in Abhängigkeit von den Umständen angepasst
oder abgestimmt werden kann. Zum Beispiel können der dritte und/oder vierte
Emissionspunkt 86, 88 gar nicht oder nur bei einer
Teilmenge der möglichen
Ansichtswinkel aktiviert werden, wenn der Randbereich 82 von
geringerem oder gar keinem Interesse ist. In ähnlicher Weise können der dritte
und vierte Emissionspunkt 86, 88 Röntgenröhren oder
Emitter von geringer Qualität,
wie z.B. geringem Fluss sein, wenn der Randbereich 82 von geringerem
Interesse ist.
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Wie
bei den vorangegangenen Beispielen kann die Größe des Detektors 22,
wie z.B. eines Flachdetektors 60, in der Ebene kleiner
sein, als wenn ein einziger Emissionspunkt 70 verwendet
würde,
weil nicht der gesamte Abbildungsbereich 72 von einem einzigen
Emissionspunkt 70 und einem Detektor 22 abgedeckt
wird. In ähnlicher
Weise kann eine Datenakquisition durch eine Halbaufnahme unter Verwendung
des ersten und zweiten Emissionspunktes 74, 76 angewandt
werden, um Daten zum Wiederherstellen des interessierenden Zentralbereiches 80 zu
akquirieren, d.h. durch 180° plus
einem zusätzlichen
Drehwinkel.
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Eine
volle Umdrehung von 360° des
ersten, zweiten, dritten und vierten Emissionspunktes 74, 76, 86, 88 kann
jedoch erforderlich sein, um Daten zum Wiederherstellen des vollen
Abbildungsbereiches 72, d.h. zum vollständigen Wiederherstellen des
Randbereiches 82 zu akquirieren.
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Während die
vorangegangenen Beispiele Anordnungen darstellen, die zwei oder
vier Emissionspunkte 70 verwenden, wird ein Fachmann erkennen,
dass sich die offenbarten Vorgehensweisen auf andere Anordnungen
erstrecken, in denen mehr als ein Emissionspunkt 70 vorhanden
ist. In ähnlicher Weise
sind andere Konfigurationen des Abbildungsbereiches als die dargestellten
von der vorliegenden Erfindung nicht ausgeschlossen und können, wie hierin
erörtert,
von der Verwendung mehrerer Emissionspunkte 70 profitieren.
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Darüber hinaus
kann es manchmal wünschenswert
sein, die Emissionspunkte 70 in der z-Richtung zu versetzen.
Wie z.B. in 8 gezeigt, kann ein z-Versatz
auf aufeinander folgende Emissionspunkte 70 angewandt werden,
was relativ zu den ursprünglichen
Achsen des CT-Scanners 100 zu einem leicht schiefen Bogen
von Emissionspunkten 70 führt. Dies kann für schraubenförmige Konusbündelakquisitionen
besonders nützlich
sein, weil die sich ergebende Datenmenge neu geordnet werden kann, um
eine mit einem einzigen Emissionspunkt erhaltene Akquisition nachzuahmen.
Um ein solches Ergebnis zu erzielen, hängen der z-Versatz und damit
die Steigung des sich ergebenden Bogens von der während der
Bildakquisition verwendeten Schraubensteigung ab. Die Versetzungen
in z-Richtung können
angepasst werden, um eine gewünschte
Schraubensteigung aufzunehmen.
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Zusätzlich kann
es für
Konusbündel-
und räumliche
CT-Geometrien wünschenswert
sein, zusätzliche
Emissionspunkte 70 entlang der Längsachse einzubeziehen. Insbesondere
kann es die Verwendung von mehreren Emissionspunkten 70 entlang
der Längsachse
ermöglichen,
die axiale Ausdehnung des Detektors 22 anstelle der oben
erörterten
Verringerung der Ausdehnung des Detektors in der Ebene oder zusätzlich zu
dieser zu verringern. Z.B. mit Bezug auf 9: Drei
Emissionspunkte 70 sind dargestellt, die entlang der Längsachse
eines CT-Scanners 100 verteilt sind. Die Emissionspunkte 70 können alternierend,
wie z.B. sequenziell angesteuert werden, so dass zu jeder Zeit nur
ein Emissionspunkt 70 aktiv ist. Ein Detektor 22,
wie z.B. ein Flachdetektor 60 mit einer verringerten axialen
Ausdehnung, kann in Verbindung mit den mehreren in Längsrichtung
verteilten Emissionspunkten in einer Weise verwendet werden, die
zu der in den vorangegangenen Beispielen erörterten Weise analog ist. Wie
in den vorangegangenen Beispielen erlaubt die Umsetzung der vorliegenden
Technik in Längsrichtung
die Verwendung kleinerer Konuswinkel und dadurch in Längsrichtung
kleinerer Detektoren 22.
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Z.B.
mit Bezug auf 10: Drei Mengen von mehreren
Emissionspunkten 94, 96, 98 entlang der Längsachse
eines CT-Scanners 100 sind dargestellt. In dem dargestellten
Beispiel weisen die mehreren Emissionspunkten 94, 96, 98 jeder
Menge untereinander die gleichen Koordinaten in der xy-Ebene auf, während sie
sich in ihrer Position auf der z-Achse, d.h. in Längsrichtung
unterscheiden.
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Wie
in den vorangegangenen Beispielen mit Versatz in der Ebene und Versatz
in Längsrichtung beschrieben,
bieten die hierin offenbarten Vorgehensweisen verschiedene Vorteile.
Z.B. erlaubt die verkleinerte Ausdehnung des Detektors 22 in
der Ebene und/oder in Längsrichtung
die Verwendung kleinerer, billigerer Detektoren, wie z.B. Flachdetektoren 60 (2-7 und 9).
Allgemein ist es einfacher und billiger, einen kleineren Detektor,
insbesondere einen Flachdetektor herzustellen.
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Zusätzlich kann
die vorliegende Technik eine größere räumliche
Auflösung,
insbesondere außerhalb
des Isozentrums ermöglichen.
Insbesondere kann ein einzelner Emissionspunkt einem großen Fächerwinkel
und einem entsprechend großen
Detektor zugeordnet werden. Der zu dem Emissionspunkt gehörende Brennfleck
erscheint gemäß einer
Vergrößerung der
so genannten scheinbaren Brennfleckgröße am Rand des Detektors größer. Die
vergrößerte scheinbare
Brennfleckgröße kann
an den Rändern des
Detektors verglichen mit dem Zentrum des Detektors zu einer geringeren
räumlichen
Auflösung führen. Die
verkleinerten Fächerwinkel
und die geringere Ausdehnung in der Ebene des in Verbindung mit der
vorliegenden Vorgehensweise (2-7 und 9)
verwendeten Detektors 22, kann es ermöglichen, dass die räumliche
Auflösung
außerhalb
des Isozentrums, d.h. über
den Rest des Abbildungsbereiches in Folge der geringeren scheinbaren
Brennfleckgröße der Emissionspunkte 70 verbessert
wird.
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Darüber hinaus
kann die Verwendung von mehreren Emissionspunkten 70 (2-7)
eine dynamische Flusssteuerung während
einer Bildakquisition ermöglichen.
Z.B. können
die mehreren Emissionspunkte 70 in Abhängigkeit vom Ansichtswinkel
unterschiedlich aktiviert werden, um die Eindeutigkeit des Signals
an dem Detektor 22 zu erhalten und dadurch die Effizienz
zu verbessern und den dynamischen Bereich an dem Detektor zu begrenzen,
oder um die Dosis oder Bildqualität zu optimieren. Insbesondere
im Zusammenhang mit medizinischer Bildgebung ist der Patient 18 (1)
typischerweise elliptisch im Querschnitt, was zu einer variierenden Weglänge durch
den Patienten 18 führt,
d.h. die Weglänge,
auf der ein Röntgenstrahl
den Patienten 18 durchdringt, variiert in Abhängigkeit
von der Ansichtswinkelposition relativ zu dem Patienten 18. Konventionelle
CT-Techniken können
ein an den allgemeinen Querschnitt des abgebildeten Körperbereiches
angepasstes Bowtie-Filter verwenden, um diese variierenden Weglängen auszugleichen.
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Die
vorliegende Vorgehensweise ermöglicht jedoch,
gestützt
auf die Anatomie des Patienten 18, die Flussmodulation
in Echtzeit, d.h. als ein virtuelles dynamisches Bowtie. Insbesondere
kann bei Ansichtswinkeln, die einer kurzen Weglänge 18 durch den Patienten
entsprechen, wie z.B. durch die Brust und den Rücken, ein Emissionspunkt 70 aktiviert werden,
um einen geringeren Fluss aufweisende Röntgenstrahlen zu emittieren.
Umgekehrt kann bei Ansichtswinkel, die einer langen Weglänge entsprechen,
wie z.B. von Schulter zu Schulter, ein Emissionspunkt 70 aktiviert
werden, um einen höheren Fluss
aufweisende Röntgenstrahlen
auszusenden. In ähnlicher
Weise kann der Fluss der emittierten Röntgenstrahlen für mittlere
Weglängen
in geeigneter Weise eingestellt werden. Weiterhin kann der zu einer
Ansichtswinkelposition gehörende
Fluss dynamisch eingestellt werden, wenn der Patient linear durch
den CT-Scanner verschoben wird. Auf diese Weise können die
Effekte eines Bowtie-Filters nachgebildet werden, während die
dynamische Anpassung zur Erhaltung der Eindeutigkeit des Signals
an dem Detektor 22 ermöglicht
wird.
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Die
vorliegende Vorgehensweise kann auch die Verwendung vielfältiger Detektortechnologien
ermöglichen,
wie z.B, energieselektive Detektoren, so dass CT-Techniken, wie
z.B. energieselektive CT durchgeführt werden können. Wegen
der kleineren Detektorausdehnung in der Ebene und/oder in der Längsrichtung
können
solche exotischen Technologien in wirtschaftlicherer Weise angewandt
werden. Aus ähnlichem
Grund können
solche Detektoren zum Aufnehmen der mit den vorliegenden Techniken zusammenhängenden
verringerten Detektordimensionen auch einfacher hergestellt werden.
Zusätzlich verringern
die mit der vorliegenden Technik verbundenen kleineren Fächerwinkel
und Konuswinkel die Streuung bei den Röntgenintensitätsmessungen
und können
es ermöglichen,
die Streustrahlenraster in den Detektoren wegzulassen, wodurch sich
die Detektoreffizienz erhöht.
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Eine
Vorgehensweise zur Abbildung eines Abbildungsbereiches 72 unter
Verwendung einer Röntgenquelle 12,
die zwei oder mehr Emissionspunkte 70 enthält, wird
geschaffen.
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Jeder
Emissionspunkt 70 ist dazu eingerichtet, einen Strahlungsfächer 16 auszusenden,
der weniger als den gesamten Abbildungsbereich 72 umfasst.
Die Emissionspunkte 70 werden einzeln aktiviert und rotieren
um den Abbildungsbereich 72 herum, wobei sie es ermöglichen,
entsprechende Strahlenbündel 16 aus
unterschiedlichen Ansichtswinkeln um den Abbildungsbereich 72 herum
auszusenden. Die Emissionspunkte 70, die zu verschiedenen
radialen Bereichen des Abbildungsbereiches 72 gehören können, können unterschiedlich
aktiviert werden, um einen interessierenden Bereich 80 innerhalb
des Abbildungsbereiches hervorzuheben. Die mehreren Emissionspunkte 70 können entlang
der Längsachse in
mehrfacher Ausführung
oder versetzten Konfigurationen fortgesetzt angeordnet sein.
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Während die
Erfindung für
vielfältige
Veränderungen
und alternative Formen empfänglich
sein kann, sind in den Zeichnungen spezielle Ausführungsformen
als Beispiel gezeigt und hierin genau beschrieben worden. Es sollte
jedoch verstanden werden, dass es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf
die speziellen offenbarten Formen zu beschränken. Obwohl die Bildgebung
z.B. in einem medizinischen Zusammenhang erörtert worden ist, können die
vorliegenden Vorgehensweisen auch in anderen Bildgebungszusammenhängen angewandt
werden, wie z.B. bei der Überprüfung von
Gepäck,
Paketen und Passagieren. Vielmehr soll die Erfindung alle Modifikationen, Äquivalente
und Alternativen abdecken, die in den Geist und Bereich der Erfindung
fallen, wie sie durch die im Folgenden beigefügten Ansprüche definiert ist.
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- 10
- Bildgebungssystem
- 12
- Röntgenstrahlenquelle
- 14
- Kollimator
- 16
- Strahlenbündel
- 18
- Patient
- 20
- Abgeschwächte Strahlung
- 22
- Detektorarray
- 24
- Systemsteuerung
- 26
- Rotatorisches
Teilsystem
- 28
- Linear
positionierendes Teilsystem
- 30
- Röntgensteuerung
- 32
- Motorsteuerung
- 34
- Datenakquisitionssystem
- 36
- Computer
- 38
- Speicher
- 40
- Bedienerworkstation
- 42
- Anzeige
- 44
- Drucker
- 46
- PACS
- 48
- Entferntes
System, Remote Client
- 60
- Flachdetektor
- 70
- Emissionspunkte
- 72
- Abbildungsbereich
- 74
- Erster
Emissionspunkt
- 76
- Zweiter
Emissionspunkt
- 80
- Zentralbereich
- 82
- Randbereich
- 86
- Dritter
Emissionspunkt
- 88
- Vierter
Emissionspunkt
- 94
- Mehrfach-Emissionspunkte
- 96
- Mehrfach-Emissionspunkte
- 98
- Mehrfach-Emissionspunkte
- 100
- CT-Scanner